W公司在太空时代，我们对天堂的思考仍然与古希腊的思想纠缠在一起。像古希腊的宇宙学家一样，我们倾向于把天堂想象成一个秩序和谐的地方，行星和卫星在优雅不变的轨道上运行。
正如约翰内斯·开普勒（Johannes Kepler）和艾萨克·牛顿（Isaac Newton）后来指出的那样，这在近似中是正确的。但在细节上，行星的运动是杂乱无章的。就像希腊人曾经想象的那些争吵不休的神灵一样，行星之间相互捉弄和拖拉，这些引力激发使它们在围绕太阳旋转时倾斜、摆动和点头。虽然科学已经抛弃了希腊人对占星术的信仰，即天体主宰人类命运的观念，但地球作为一个整体确实感受到了其他行星的吸引力。事实上，天空可能要为地球的一些不守规矩的行为负责，甚至是我们在希腊人之后所称的“灾难”——字面意思是坏星。
对冰芯的分析表明，太阳和附近行星对地球的引力效应在数千年中导致地球方向和运动的周期性变化，从而影响长期气候结果。它们被称为米兰科维奇旋回，是以塞尔维亚地球物理学家和天文学家米卢丁·米兰科维奇（Milutin Milankovitch）的名字命名的，他在20世纪20年代计算出了它们的数学复杂性。例如，它们似乎调节了更新世或冰河期期间的冰川-间冰期振荡，冰河期从大约250万年前持续到12000年前。
这在地质上相当于鲁布·戈德堡机器。
米兰科维奇周期包括地球绕太阳的椭圆轨道的变化（称为偏心率）；地球自转轴的倾斜量（倾角）；以及哪个半球在其轨道上的不同点（进动）向太阳倾斜。在19000年到400000年的时间段内，每一种都会影响阳光照射地球的方式，进而影响我们大气层、海洋和生态系统的进程。这些轨道周期就像“超级季节”，持续时间不是几个月，而是数万年。
最近，法国和澳大利亚的地球科学家发现证据表明，长期轨道变化也在较深的地质历史中影响了地球。这些变化被称为“天文大周期”，周期为100万年或更长。这使得它们太长了，甚至在大约80万年前的南极洲最古老的冰上也无法探测到。新的研究，出版在里面自然通信相反，它使用来自不同自然档案的数据：深海沉积物，这些沉积物积累缓慢，并在地质时间尺度上提供气候和海洋条件的高保真记录。
该团队由悉尼大学的阿德里亚娜·杜特基维茨（Adriana Dutkiewicz）领导，收集了来自世界各地近300个深海岩芯的数据，其中包含了地球过去7000万年的历史记录。尽管之前的研究人员已经在沉积物和沉积岩中寻找米兰科维奇节律的迹象（一种称为循环地层学的方法），但这项新研究是首批在沉积物中寻找长期天文大循环证据的研究之一。
先前在旋回地层学方面的工作认为沉积层中的间隙或不连续性（间断）是地质日志中缺失的数据缺陷。这些间隙对应于没有新沉积物堆积或现有沉积物以某种方式被清除的时间。早期的研究认为只有不间断的沉积记录才有用。但Dutkiewicz和她的合著者意识到，间断本身可能是重要的信号，因为它们代表了深海洋流足以侵蚀海底沉积物的时期。
通过分析沉积物记录中这些“沉默”期的出现频率，该团队发现了世界海洋物理行为之前未被认识的周期性特征。他们发现了数百万年来全球洋流反复变化的证据。更值得注意的是，这一循环似乎是由火星间接驱动的。
科学家工作的核心是一种称为傅里叶分析的统计方法。正如棱镜可以将白光分成不同的颜色或波频率一样，傅里叶分析将复杂的时间序列数据（噪声）分成不同的频率（音调）。就海洋沉积数据而言，傅里叶分析表明，沉积记录中的间断-覆盖具有强烈的240万年周期性，这意味着每隔240万年，海洋环流的翻腾会变得更加剧烈，并“冲刷”深海底，部分抹去了前一层段的沉积记录。研究人员认为，这些事件与一个特定的天文大循环相吻合，该大循环与地球和火星之间的弱引力相互作用有关，如两颗行星轨道的偏心率，或者它们在时间上或多或少是椭圆的。
但为什么火星对地球引力的微小变化会影响我们的海洋呢？Dutkiewicz和她的同事提出了一种类似于鲁布-戈德堡机器的地质联系。当地球和火星的轨道处于240万年周期的关键点时，地球上的全球温度往往比平均温度高1.75摄氏度左右，冬季和夏季的季节对比度最高。这可能导致洋流在全球范围内传递热量的方式发生变化，进而增加深海环流的强度。这最终导致沉积记录中形成间断。
两极没有冰，海平面比今天高出325英尺。
对于像我这样的地球科学家来说，这篇新论文最具争议的结论是“古新世-始新世热极值”（PETM），这是5500万年前全球温度突然飙升，被认为是一个值得警惕的古代（如果速度较慢的话）与现代气候变化类似，这是由240万年的地球-火星天文大循环中断引发的。研究人员注意到，大周期本身是周期性不稳定的，这意味着它们会周期性地被“混乱”的时间打断，然后再按照长期的节奏稳定下来。作者观察到，他们的间断数据中240万年的信号在古新世-始新世极热时期破裂，并认为气候灾难——全球温度的突然上升——与他们所称的“太阳系混乱”的一个这样的间隔有某种联系
使古新世-始新世极地时期引人注目且令人恐惧的是，大气中的二氧化碳突然增加，海洋严重酸化，海洋和陆地生态系统都不稳定。对石灰岩等含碳岩石进行的地球化学分析表明，二氧化碳的突然涌入来自光合作用固定碳，即植物或浮游植物吸收的碳，随后转化为石油、天然气、泥炭或煤炭（人类称为化石燃料）。可能是北大西洋地区的火山活动导致了许多地方的煤层着火。结果，全球气温上升了近10摄氏度，并持续了约17万年。
许多地质学家认为，古新世-始新世极热时期是对未来几千年地球可能会是什么样子的清醒一瞥。在古新世极地时期，两极没有冰，海平面比今天高325英尺，怀俄明州有棕榈树。
Dutkiewicz和她的团队在这项新研究中缺乏的是对像PETM这样极端的事件是如何由地球和火星之间微弱的引力相互作用的破坏引发的详细解释。事实上，他们承认，大约5600万年前，由于板块构造运动，挪威-绿海海底走廊变窄，可能对当时的海洋环流产生了更大的影响。收缩这条通道将限制进出北冰洋盆地的海水量。
如果说与古新世-始新世极地时期有任何天文联系，那只能是因为地球本身以某种复杂的方式，通过海洋、大气、岩石和生命体之间相互作用的更为局部的敲击效应，极大地放大了一个小轨道的“轻推”。但这项研究并没有解释为什么火星上的一次小小的拖拽会释放出巨大的二氧化碳，使地球在超过10万年的时间里变成了一个地狱般的温室。
在深海沉积物的泥泞记录中检测相干天文信号无疑具有吸引力。但将地球视为一个无助的木偶，在其他物体的引力作用下在太空中摇摆，也有危险。如果我们相信地球的气候主要是由天文力控制的，我们可能会想，我们不必担心自己行动的行星效应。气候系统极其复杂，如果认为气候系统的变化与单一原因有关，那就是傲慢，这是希腊神话中众多英雄的致命缺陷。
主要图片：buradaki/Shutterstock
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Marcia Bjornernud是劳伦斯大学地质学教授，著有时间性：像地质学家一样思考如何帮助拯救世界。她是美国地质学会会员，2000-2001年富布赖特学者。
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